Какое преобразование энергии происходит в термоэлементе ответ поясните

Какие превращения энергии происходят в термоэлементе?

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Какое преобразование энергии происходит в термоэлементе ответ поясните

Вопрос по физике:

Какое превращение происходит в термоэлементе?

Трудности с пониманием предмета? Готовишься к экзаменам, ОГЭ или ЕГЭ?

Воспользуйся формой подбора репетитора и занимайся онлайн. Пробный урок — бесплатно!

• 08.04.2016 00:53
• Физика
• remove_red_eye 9899
• thumb_up 44

Ответы и объяснения 1

• 08.04.2016 15:06
• thumb_up 34

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

термоэлемент

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — (см. ) источник электрической энергии постоянного тока, представляющий собой термочувствительную электрическую цепь, состоящую из спая двух разнородных неметаллических проводников или полупроводников, на свободных (не спаяных) концах которых… … Большая политехническая энциклопедия

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, устройство (электрическая цепь), содержащее спай двух разнородных металлов или полупроводников. Служит для преобразования тепловой энергии в электрическую (или наоборот) на основе термоэлектрических явлений. Применяется в… … Современная энциклопедия

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — электрическая цепь (или часть цепи) из разнородных проводников или полупроводников, действие которой основано на использовании термоэлектрических явлений. Применяется в измерительной технике (в качестве термопары), а также для создания… … Большой Энциклопедический словарь

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — (Thermocouple) прибор представляет собою систему двух разнородных (напр. медь константан) спаянных одними концами проводов. К другим концам приключается гальванометр. При нагревании места спая в проводах возникает термоэлектродвижущая сила,… … Морской словарь

термоэлемент — сущ., кол во синонимов: 1 • элемент (159) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

термоэлемент — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN thermoelementthermal crossthermoelectric device … Справочник технического переводчика

Термоэлемент — ТЕРМОЭЛЕМЕНТ, устройство (электрическая цепь), содержащее спай двух разнородных металлов или полупроводников. Служит для преобразования тепловой энергии в электрическую (или наоборот) на основе термоэлектрических явлений. Применяется в… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

термоэлемент — (см. термо. + зм мент) устройство из разнородных проводников или полупроводников, при помощи которого можно преобразовать тепло в электрическую анергию, либо наоборот, с помощью электрического тока осуществлять охлаждение (холодильное… … Словарь иностранных слов русского языка

термоэлемент — [те] и [тэ], а; м. Спец. Электрическая цепь или часть цепи из разнородных проводников или полупроводников, служащая для практического использования термоэлектрических явлений; термопара. * * * термоэлемент электрическая цепь (или часть цепи) из… … Энциклопедический словарь

ТЕРМОЭЛЕМЕНТ — устройство, содержащее спай 2 разл. металлов или ПП (см. рис.), на свободных (неспаянных) концах к рых возникает эдс пост. тока, зависящая от разности темп р спая и свободных концов. В Т. возможно как прямое преобразование тепловой энергии в… … Большой энциклопедический политехнический словарь

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

Физические основы, принцип действия и устройство термоэлектрического преобразователя

Работа термоэлектрического генератора (ТЭГ) основана на явлении возникновения в замкнутой цепи, образованной двумя разнородными проводниками с разной температурой спаев, термоэлектродвижущей силы, вызывающей электрический ток в цепи. Термо-ЭДС Е пропорциональна разности температур горячего и холодного спаев

, где а — коэффициент термо-ЭДС, зависящий от свойств материалов.

Следует отметить, что термоэлектрические эффекты позволяют решать и обратную задачу, т.е., используя источники электроэнергии, передавать тепло от низкотемпературного источника к высокотемпературному. Эта возможность реализуется в термоэлектрических холодильниках и отопительных устройствах, которые уже получили признание и применение на практике.

Коэффициент полезного действия идеального термоэлемента равен КПД цикла Карно, осуществляемого между температурами Т_г и Т_х:

В реальном термоэлементе происходят процессы, снижающие его КПД, прежде всего, за счет потерь теплоты теплопроводностью от горячего спая к холодному по термоэлектродам. Для уменьшения этих потерь следует выбирать материалы с возможно меньшим коэффициентом теплопроводности X. Кроме того, часть выработанной электроэнергии будет теряться за счет джоулевых потерь в самих термоэлектродах.

Эти потери зависят от геометрии термоэлектродов и их удельной электропроводности о. Следует также иметь коэффициент термо- ЭДС а по возможности большим, чтобы потери оказывали относительно меньшее влияние. Таким образом, КПД реального термоэлемента, наряду с температурой спаев, определяется комплексом физических свойств материалов термоэлектродов. Этот комплекс называется коэффициентом добротности 2 (1 /К) и выражается следующим образом [72]:

Чем выше 2, тем ближе реальный КПД термоэлектрического генератора к КПД цикла Карно.

Использование идеи термоэлектрического преобразования для производства электроэнергии стало возможным благодаря исследованиям отечественных ученых под руководством академика А.Ф. Иоффе, который в 1929 г. предложил применять в термоэлементах вместо металлических проводников полупроводниковые материалы, обладающие высокой термоэлектродвижущей силой — в 40—50 раз большей, чем в металлах (рис. 16.1).

Для металлов коэффициент 2 очень мал и составляет

• 10 (1/К). Поэтому их используют только в измерительной технике
• (термопары).

Для некоторых полупроводников 2 достигает -0,001 (1/К), что позволяет получить КПД

Рис. 16.1. Сравнительные значения термо-ЭДС в полупроводниковых материалах и в металлах в зависимости от разности температур горячего и холодного спаев:

I — типичные полупроводники; 2 — типичные металлы

Основой любого термоэлектрического преобразователя являются термоэлектрические материалы. По интервалу рабочих температур они условно делятся на три группы:

низкотемпературные материалы (0—300 °С). К ним относятся халькогениды висмута и сурьмы Вг>(Те, Бе)₃ (и-тип) и (БЬ, В1)₂Те₃ (/7-тип);

среднетемпературные материалы (300—600 °С). К ним относятся теллурид свинца РЬТе (и- и /7-тип), теллурид германия веТе (/7-тип) и теллурид олова БпТе (/7-тип);

высокотемпературные материалы (600 °С и выше). К ним относятся сплавы кремния с германием БЮе (п— и /7-тип).

В табл. 16.1 приведены наиболее характерные эксплуатационные и стоимостные характеристики термоэлектрических материалов, где наибольшая относительная стоимость сплава БЮе принята за 100.

Реальный ТЭГ представляет собой набор термоэлектрических элементов, схема одного из них приведена на рис. 16.2. Батарея, составленная из определенного числа последовательно или параллельно соединенных полупроводниковых термоэлементов, позволяет получить необходимые силу тока и напряжение.

Конструктивное выполнение термогенератора показано на рис. 16.3. Последовательно-параллельное соединение полуэлементов осуществляется коммутационными шинами 5 методом пайки или прессования. Горячие и холодные спаи термобатареи изолированы

Таблица 16.1. Характеристики применяемых низко-, средне- и высокотемпературных генераторных материалов

Температура плавления, °С

Рабочий перепад температур, Д Г, °С

Средняя добротность 10 1/К

Рис. 16.2. Схема термоэлектрического элемента:

1 — р-ветвь термоэлемента; 2 — и-ветвь термоэлемента; 3 — соединительная шина горячего спая; 4 — коммутационный припой горячего спая; 5 — контактные шины холодного спая; б — коммутационный припой холодного спая; 7 — внешняя нагрузка; 7″| — источник подвода тепла; Т-, — охладитель

Рис. 16.3. Универсальная конструктивная схема термогенератора:

1 — горячий теплоприемник; 2 — горячий теплопровод; 3 — полуэлемент р-типа; 4 — полуэлемент и-типа; 5 — коммутационная шина; б — холодный корпус; 7 — электроизоляционная пластина; 8 — охранная электроизоляционная пластина; 9 — герметичный чехол; 10 — холодный радиатор; 11 — хладагент; источники тепла: А — пламя горелки; Б — водяной пар от горячего теплопровода 2 и холодного корпуса б электроизоляционными пластинами 7. В некоторых генераторах для повышения надежности дополнительно устанавливается горячая охранная электроизоляция 8. С целью защиты от окисления термобатарея, как правило, размещается в герметичном чехле 9, заполненном аргоном или азотом. Отвод тепла от холодных спаев термобатареи осуществляется оребренным холодным радиатором 10 или хладагентом 11 (вода, антифриз и др.). Конструкция термогенератора стягивается в пакет при помощи плоских или тарельчатых пружин.

Термоэлектрические генераторы, обладающие такими уникальными качествами, как бесшумность в работе из-за отсутствия движущихся частей, полная автономность, высокая надежность, простота эксплуатации, большой ресурс работы, находят достаточно широкое применение в различных областях техники [73].

В качестве источника тепла в термоэлектрических генераторах могут использоваться тепло продуктов сгорания органического топлива (жидкого, твердого, газообразного), радиоизотопы и ядерные реакторы, солнечная энергия.

При создании термогенераторов на органическом топливе, используемых в качестве источников тока, одним из определяющих критериев качества изделия является максимальный КПД преобразования тепла [73, 74]. Кажется очевидным, что для повышения КПД нужно выбирать термоэлектрические материалы, которые в широком интервале температур обладают максимальными средними значениями Z. Однако это не совсем так. С увеличением разности температур АТ возрастает температура горячих спаев, а следовательно, и температура выходящих из ТЭГ газообразных продуктов горения. Это приводит к уменьшению КПД горелочного устройства и вместе с ним КПД изделия в целом. Необходимо также учитывать, что одновременно растут и тепловые потери с поверхностных частей генератора. Следовательно, для получения максимального общего КПД преобразователя температура горячих спаев термобатарей должна иметь оптимальное значение. Расчеты и опытные данные показывают, что в зависимости от вида горелочного устройства оптимальные значения Т_г могут изменяться примерно от 300 от 600 °С. Так, при использовании каталитических газовых, а также испарительных или фитильных жидкотопливных горелок оптимальная температура горячих спаев термобатарей, обеспечивающая максимальный КПД ТЭГ, не превышает 350—400 °С. При использовании же прямоточных газовых, ультразвуковых или форсуночного типа жидкотопливных горелочиых устройств в ТЭГ оптимальная температура горячих спаев повышается до 550—600 °С. Из приведенных данных следует, что при создании ТЭГ па органическом топливе для обеспечения максимального КПД (т.е. минимального расхода топлива) следует выбирать халькогенидные материалы (см. табл. 16.1), обладающие максимальными значениями 1 в интервале температур 100—600 °С. Однако дефицитность и высокая стоимость таких исходных веществ, как теллур, германий, висмут, ограничивают объем производства этих ТЭГ и определяют их высокую удельную стоимость.

Имеется хорошая совместимость термоэлектрического преобразователя с таким компактным и мощным источником тепла, как ядерпый реактор (ЯР) [75, 76]. При этом могут быть реализованы два варианта компоновки ТЭГ с ЯР: вынесенный ТЭГ с использованием тепловых труб и ТЭГ, встроенный в активную зону реактора. Если для первого варианта требования к используемым термоэлектрическим материалам не отличаются от применения любых других источников тепла, то для реализации второго варианта, обладающего рядом существенных преимуществ, необходимым условием является использование материалов с высокой радиационной стойкостью. В результате проводимых исследований выявлено, что материалы на основе высших силицидов переходных металлов способны выдерживать длительное (более 1 года) непрерывное облучение реакторным спектром без ухудшения термоэлектрических параметров.

При использовании в качестве источников тепла солнечной энергии в состав ТЭГ необходимо включать систему, фокусирующую солнечную энергию. В ясный день на поверхность Земли в среднем

поступает 800 Вт/м [или 700 ккал/(м • ч)] солнечной энергии. При таком тепловом потоке сложно получить большую разность температур на термоэлементах. Однако применение параболоидных концентраторов увеличивает удельный поток солнечной энергии примерно в 1000 раз; при этом тепловой поток в фокальном пятне концентра-

тора достигает 7*10 ккал/(м • ч). Первый солнечный ТЭГ (СТЭГ) был создан в СССР и представлял собой зеркальный концентратор диаметром 2 м, в фокусе которого размещалась плоская термобатарея из материалов: цинк-сурьма и константан. Температура горячего спая была 420 °С, холодного -20 °С. Мощность установки достигала 20 Вт при напряжении 20 В, что соответствовало КПД термобатареи 1,42 %. Одна из основных трудностей заключалась в создании равномерной температуры горячих спаев термобатареи. Во время испытаний первого СТЭГ велики были потери тепловой энергии за счет отражения и поглощения зеркала, а также излучением и конвекцией от горячей медной плиты термобатареи, к которой прижимались горячие спаи.